鐘 毅 吳丹偉 陳海燕 譚奇兵 石楚剛
(柳鋼燒結廠)
摘 要：柳鋼 2 號 360m2燒結生產線大煙道鍋爐過熱器設計不合理，自鍋爐投產以來，過熱器使用壽命不長、 故障頻發，嚴重影響了設備作業率及余熱回收效率。通過對故障原因進行分析研究，確定了故障頻發主因，經一系列攻關、 技術改造，從根本上消除了設備隱患。改造后系統正常運行 10個月，年故障率降為0，取得了很好的效果。
關鍵詞：燒結；余熱；鍋爐；過熱器；改造
柳鋼 2號 360m2燒結生產線大煙道鍋爐回收大煙道高溫段煙氣顯熱，將煙氣通過余熱鍋爐產生蒸汽，供燒結泥輥和脫硫硫銨預熱使用，實現變廢為寶，節能降本提效的目的。但在實際應用中，因設計不合理，鍋爐過熱器管道焊縫處頻繁被拉裂，造成鍋爐內部漏水嚴重，被迫停機對拉裂的管道進行修復，嚴重影響了設備作業率及余熱回收效率。
過熱器管道拉裂、 泄漏不僅影響鍋爐蒸汽產量，且泄漏的水蒸氣會夾雜粉塵進入燒結主抽風機系統，嚴重威脅主抽風機的正常運行。為此技術人員根據投產以來積累的經驗，對故障原因進行系統地分析研究，最終確定了故障頻發的主因，通過一系列的攻關、 技術改造，從根本上消除了設備隱患，取得了較好的效果。
1 系統概述
1.1大煙道鍋爐概述
柳鋼 2 號360m2燒結大煙道鍋爐由2臺蒸汽過熱器模塊、2臺蒸汽發生器模塊和2臺省煤器模塊構成。鍋爐運行過程中可以產生溫度為 230℃ 、 壓力為 1.2MPa (絕壓)、 汽量 11.5t / h 的過熱蒸汽。其中約 0.25t / h 過熱蒸汽送往除器除氧，外供約11.25t/h過熱蒸汽至燒結泥輥和脫硫硫銨預熱使用。
鍋爐各個模塊放置于燒結南、 北大煙道內，模塊換熱管道內除鹽水通過吸收煙道高溫煙氣(約 350℃ ) 顯熱進行水汽熱交換。各模塊之間相互連通，水汽交換是連續進行的。最后產生的過熱蒸汽進入減溫器，進行過熱溫度的調節控制，再送往燒結泥輥和脫硫硫銨預熱使用。同時，熱交換后的低溫煙氣經燒結主抽風機，送脫硫系統脫硫后排入大氣。
2 故障分析
通過對鍋爐過熱器換熱管多次的檢查，并對管道拉裂原因進行分析和研究，最終確定故障主因如下。
鍋爐所在南北煙道在燒結正常生產情況下內部溫度達到 350℃ ，為確保鍋爐過熱器在該溫度具備良好塑性及延展性，過熱器換熱管選用材質為 12Gr1MoV。正常工況下12Gr1MoV耐溫 ≥ 500℃，但鍋爐管道在焊接制作時候需焊前預熱至300℃，焊后需進行除應力處理。根據現場管道拉裂情況分析，在制作過熱器過程中廠家沒能按照焊接工藝要求進行消應力處理，鍋爐在使用過程管道焊口位置出現熱應力性拉裂。
在設計及制造過熱器過程中，換熱管焊接部分在鍋爐本體內部，換熱管出現熱應力性拉裂時，鍋爐內部漏水嚴重，焊口位置見圖 1。
鍋爐停爐后對過熱器換熱管拉裂部分進行查看，進行現場對比分析。鍋爐過熱器疏水管道與蒸發器、 省煤器疏水管道共用一根疏水管路，且過熱器疏水管道在設計時沒有安裝自動疏水器和逆止閥。鍋爐日常排污時，蒸發器、 省煤器疏水倒流進過熱器，過熱器聯箱及換熱管急劇受冷拉裂。
鍋爐正常運行時過熱器進出口管道振動較大，急需增加管道吊架及管托。
3 改造方案
(1) 目前2號 360m2 生產線大煙道煙溫在350℃左右波動，經過論證20G材質過熱器滿足鍋爐工況使用要求 ( 20G 耐溫 ≤450℃ )，原12Gr1MoV材質過熱器模塊內部焊縫大面積拉裂且空間狹小不具備現場修復條件，廠家同意制作新 20G 材質過熱器模塊進行替換。
(2) 針對原過熱器焊口設計在鍋爐內部情況，在制作新的過熱器模塊過程中，對過熱器結構進行改進，把焊口移出鍋爐本體進行管道焊接，不僅方便今后設備檢修，且出現管道被拉裂應急情況也不影響燒結生產線正常生產。改進后的焊口位置見圖 2。
(3) 針對原鍋爐各個模塊疏水系統共用一根疏水管路問題，在鍋爐停機檢修期間對疏水系統進行改造。將過熱器模塊疏水管路與其他模塊疏水系統分開，單獨引進鍋爐排污擴容器，在過熱器疏水管路閥門后增加自動疏水器及逆止閥。通過以上措施確保鍋爐日常排污時疏水不會倒流進過熱器，消除設備隱患。
(4) 鍋爐過熱器進出口管路彎管段振動較大，分析結果為管道設計不合理，彎頭過多，內部蒸汽沖擊所致。停爐檢修對過熱器蒸汽管路進行改造，將原彎管盡量采用直管鋪設，減少彎頭數量，降低蒸汽對管路沖擊，同時增加吊架和管托，使蒸汽管路振動降至最低。
(5) 針對過熱器蒸汽聯箱與換熱管焊縫接口處出現的腐蝕性裂紋，對管道裂紋進行預開坡口、 打磨并用相同材質焊條進行補焊，焊接后進行熱處理消除應力。
4 實施效果
2018 年4月利用檢修實施改造后，系統正常運行10個月，完全消除了設備隱患，杜絕了過熱器換熱管因應力拉裂故障的發生，改造前后效果對比見表 1。
改造后，余熱回收蒸汽產量提高0.55t/h，一年多產蒸汽 4818t，可增加經濟效益 38.54萬元。因過熱器換熱管拉裂故障導致鍋爐停爐搶修次數由4次/ a 下降到 0次/ a， 故障停時減少了125h/ a，減少了人工維修成本，降低了勞動強度，消除了因過熱器換熱管拉裂造成鍋爐停爐搶修、 蒸汽泄漏對燒結主抽風機安全運行造成的安全隱患，確保了2 號360m2燒結生產線穩定順行，改造取得了很好的效果。